毛乌素沙地植被物候变化及其对气候变化的响应

[目的]分析植被物候时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域荒漠化土地治理以及退化生态环境的恢复重建工作提供理论依据。[方法]以毛乌素沙地为研究区,基于2000—2019年的MODIS NDVI数据,采用双逻辑函数法拟合植被生长曲线,利用动态阈值法提取植被生长开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(GSL)3个物候参数,利用Theil-Sen Median和Mann-Kendall方法对物候进行趋势分析,并利用相关性分析及F检验方法研究物候与气候的关系。[结果](1) SOS呈提前趋势,平均提前0.7 d/a, EOS变化趋势不明显,GSL呈延长趋势,平均延长0.65 d/a。(2)SOS的多年均值主要集中在一年中的第90—140 d,在空间上由东到西逐渐推迟,EOS的多年均值主要集中在第300—330 d,空间上由南向北逐渐提前,GSL多年均值集中在第180—250 d,空间上由东到西逐渐缩短。(3)植被SOS与春季累计降水量、3—4月降水量呈负相关的区域面积分别为90.81%,83.85%和61.70%,与春季季前平均温度、3—4月平均温度呈负相关的区域面积为58...     

基于能值理论的榆林市耕地可持续利用评价

应用能值理论对榆林市2003—2007年耕地系统的可持续性进行了评价。结果表明,在研究期内,榆林市耕地系统能值总投入并未大幅变动,其中购买能值投入逐年增加,不可更新资源环境投入呈降低趋势,2004年后购买能值所占比重最大,不可更新资源能值投入次之;对能值指标进行分析可以得到,该区域的发展更多地依赖于自然资源的投入,但依赖程度呈逐步降低的趋势。通过与其它区域耕地系统的对比可以得到,榆林市耕地系统存在发展水平较为滞后,农业机械化水平较低,发展严重依赖于自然资源的投入等问题;兼顾到该区域的农业发展水平并为维持区域的可持续性发展,提出该区域应大力发展有机农业和特色农业,在适度增加购买能值的基础上维持其可持续性。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质分析

采用空间代替时间的方法,对毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质变化进行了分析.结果表明,沙漠化过程中土壤理化性质呈规律性变化,随沙漠化程度的加剧,土壤黏粒含量、含水量、有机质、有机碳和全氮含量减少,土壤砂粒含量、容重和C/N增加,土壤质量下降;相关性分析结果表明,容重和C/N比与各指标呈负相关关系,其余各指标间呈正相关关系,其中容重与有机质、全氮含量之间以及有机质与全氮含量之间存在极显著相关性,黏粒含量与含水量、容重、有机质和全氮含量之间存在显著相关性,含水量与容重、有机质和全氮含量之间也存在显著相关性,说明沙漠化过程中土壤各组分之间存在着密切的内在联系.     

陕西省土地利用变化和社会经济发展的关系研究

以1997~2007年陕西省的土地利用数量、结构的变化以及主要社会经济指标的发展变化数据为基础,运用相关性分析、拟合回归和多元线形回归分析,对定量化分析区域土地利用和社会经济发展的关系进行了探索。结果表明,陕西省土地利用的变化促进了社会经济效益的提高,主要的社会经济指标分别呈指数和二项式形式增长;定量化分析结果显示,与其他土地利用类型比较,建设用地与各社会经济指标具有较强的关联性,说明其在社会经济发展中发挥着至关重要的作用。在此基础上,对如何实现社会经济发展对建设用地的需求并达到区域土地资源的合理配置提出了相应的对策和建议。     

毛乌素沙地东南缘不同沙漠化阶段土壤-植被关系研究

【目的】揭示沙漠化过程中土壤、植被的相互作用规律,为土壤-植被系统的修复提供科学依据。【方法】选择毛乌素沙地东南缘陕西榆林地区沙质草原地带沙漠化程度明显的区域为研究区,在野外调查和图像资料的基础上,采用空间序列方法,将沙漠化过程分为非沙漠化阶段(植被盖度>35%)、潜在沙漠化阶段(植被盖度25%~35%)、轻度沙漠化阶段(植被盖度15%~25%)、中度沙漠化阶段(植被盖度5%~15%)、重度沙漠化阶段(植被盖度<5%)5个阶段,在每个阶段随机选取3个1 m×1 m的样方,采集样方内植物和不同土层土壤样品,研究沙漠化过程中植被特征(物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量、有机质含量、全氮含量、植物C/N)和土壤理化性质(土壤颗粒、含水率、容重、pH、有机质含量、全氮含量、土壤C/N)的变化,并对土壤与植被的相互关系进行分析。【结果】沙漠化过程中,植被、土壤特征均呈现规律性变化,且在不同的土层范围内植被特征与土壤理化性质之间均存在较强的内在相关性;物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量与土壤粘粒、含水率、容重、pH和土壤C/N之间相关系数的最大值多出现在0~10 cm土层;而土壤有机质、全氮等养分含量对植被的影响主要发生在10~30 cm的土层;土壤、植被之间的关系在一定程度上可以定量化。【结论】土壤-植被的物理表征特征之间的相互作用主要发生在土壤表层,营养元素之间的相互作用则发生在土壤下层,说明土壤-植被系统的恢复过程应是先自上而下由植被改善土壤,之后自下而上由土壤养育植被的过程。     

榆林地区植被指数动态变化及其对气候和人类活动的响应

榆林地区是中国典型生态脆弱区,植被生态系统对气候变化和人类活动影响较为敏感。以榆林地区2000—2015年MODIS NDVI为基础,结合气温、降水数据,利用线性趋势法、相关系数、偏相关系数及缓冲区方法,分析了区域NDVI(归一化差异植被指数)动态变化及其对气候和人类活动的响应,结果表明:(1)榆林地区总体上NDVI较小,植被覆盖水平较低。2000—2015年NDVI以每年0.009 6的线性速率递增,空间上主要表现出线性增加趋势,占总面积的97.06%,减少趋势面积较小且主要与人类活动有关,分布在区域西南部山区、城镇附近及中、东部的河流谷地。(2)相关分析表明,榆林地区NDVI与气温以负相关为主,而与降水以正相关为主,反映出干旱、半干旱地区水分是植物生长的主导因子。(3)NDVI变化过程反映出人类活动范围中,市级行政中心缓冲区人类活动强度高于县级行政中心缓冲区。市级行政中心缓冲区范围可划分为5 km以内受人类活动剧烈影响区域、5~9km受人类活动影响递减区域和9 km以外未受人类活动影响区域。     

县级土地利用规划中耕地保有量预测研究——以陕西省米脂县为例

以陕西省米脂县为例,以2005年为规划基期,运用基于粮食安全法、供需平衡法和趋势外推法等3种方法对研究区2010、2020年的耕地需求量进行预测,并构建了固定权数组合模型对3种预测结果进行科学综合,最终预测出米脂县2010、2020年耕地需求量分别为40 967、36 556 hm2,为土地利用规划中耕地保有量的确定提供依据和参考。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中植被的退化和稳定性

[目的]揭示毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中植被退化及其稳定性变化机制,为沙漠化修复和治理提供科学依据。[方法]综合应用野外调查、取样、室内试验和统计分析相结合的多种方法,对研究区沙漠化过程中植被特征变化进行分析。[结果]结构和功能特征中,植被盖度、密度、物种丰富度、多样性指数均呈下降趋势,地上生物量呈现先升高后降低趋势;营养特征中,有机质含量变化规律并不明显,全氮含量在沙漠化进程中逐渐降低,C/N不断升高;且轻度沙漠化阶段植被特征发生突变,是沙漠化逆转的关键阶段。对植被稳定性定量测度结果认为,沙漠化过程中,植被稳定性指数不断降低,稳定性等级非沙漠化阶段和潜在沙漠化阶段为稳定和基本稳定,轻度沙漠化阶段开始均处在不稳定状态。[结论]沙漠化过程伴随着植被的退化和植被稳定性程度的降低,维持土壤—植被系统的良性循环是植被恢复的关键,也是沙漠化治理的关键。     

陕北榆林地区沙漠化土壤理化性质、土壤酶活性及其与植物C,N的关系

用空间代替时间的方法采样,对陕北榆林地区不同程度沙漠化土壤理化性质、土壤酶活性及其和植物体有机C、全N的关系进行了研究。结果表明,(1)土壤理化性质随沙漠化过程变化呈现规律性的变化。随沙漠化加剧,同一沙漠化梯度不同剖面的pH值随深度增加基本呈增加趋势。随沙漠化程度加剧,土壤脲酶活性急剧降低,随土壤剖面加深,酶活性也呈现明显下降的趋势;土壤过氧化氢酶活性在整个剖面较高,并随剖面深入先降低后升高。(2)相关性分析表明,研究区土壤pH值与其它因子的相关性均不大,除pH值外的其它各因子间存在着密切的相关性;除植物和土壤C/N、土壤容重与其它各指标存在负相关关系外,其它指标间均存在正相关关系。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化共有种植物叶片抗氧化酶活性研究

【目的】分析沙漠化过程中,不同沙漠化阶段共有种植物叶片抗氧化酶活性的变化特征,旨在为沙漠化防治中植被的选择提供理论基础。【方法】在毛乌素沙地东南缘,采用植被动态学中群落的空间序列方法,以植被盖度为依据,将沙漠化过程划分为5个阶段（非沙漠化、潜在沙漠化、轻度沙漠化、中度沙漠化、重度沙漠化）,在每个阶段选取3个1 m×1 m的样方,采集沙漠化共有种植物本氏针茅（Stipa bungeana）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）、油蒿（Artemisia ordosica）、牛心朴子（Cynanchum komarovii）的叶片,分析不同沙漠化阶段共有种植物叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性的变化。【结果】沙漠化过程中,共有种植物叶片中3种抗氧化酶活性变化各异,表现出不同的沙漠化适应性。其中,本氏针茅和糙隐子草SOD、CAT和POD活性变化幅度较大,均呈现出先增加后降低的趋势;达乌里胡枝子SOD和POD活性均呈现出先升高后降低再升高的变化趋势,且POD活性变化幅度较SOD小,CAT活性变化趋势不明显;油蒿和牛心朴子SOD、CAT、POD活性均呈波动性上升趋势,表明这3种酶在协同抑制膜脂过氧化作用、维持膜系统稳定性方面起着重要的作用。【结论】本氏针茅和糙隐子草叶片抗氧化酶对沙漠化过程反应敏感,这2种植物抗逆性较弱;SOD在达乌里胡枝子抗性机理形成方面发挥着主要作用;油蒿和牛心朴子叶片中的3种抗氧化酶在保护植物膜系统方面能协同作用,故这2种植物沙漠化抗性较强。